Étude de la fonction de l'hypusination et de l'acétylation de eIF5A dans le cancer de la prostate ; Caractérisation de nouveaux inhibiteurs pharmacologiques

Study of the function of hypusination and acetylation of eIF5A in prostate cancer; Characterization of new pharmacological inhibitors

• Auteur / Autrice : Oumayma Benaceur
• Direction : Pascal Peraldi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Interactions Moléculaires et Cellulaires
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Méditerranéen de Médecine Moléculaire (Nice)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Targeting prostate cancer cell metabolism

Mots clés

Mots clés libres

EIF5A

Hypusination

Acétylation

Polyamine

Cancer de la prostate

EIF5A

Hypusination

Acetylation

Polyamine

Prostate cancer

Résumé

Le cancer de la prostate est la 3ème cause de mortalité par cancer chez l'homme. Lorsque le cancer de la prostate est détecté tôt, il est bien traité avec une survie importante. Mais dans environ 20 % des cas le cancer se métastase. Il est alors traité par des chimiothérapies. Cependant, après une période courte (1 à 2 ans) le cancer devient résistant ce qui conduit au décès des patients. Il est donc important de trouver de nouvelles approches thérapeutiques, et pour cela, mieux comprendre les mécanismes qui conduisent au cancer de la prostate. Mon laboratoire d'accueil a démontré que la voie des polyamines est impliquée dans le développement du cancer de la prostate. Les polyamines sont une classe de molécules qui ont plusieurs fonctions biologiques. Parmi ces fonctions une est d'activer le facteur de la traduction eiF5a par une modification post-traductionnelle unique appelée « hypusination ». eIF5A a absolument besoin d'être hypusiné pour être actif. eIF5A est une cible pour le traitement du cancer de la prostate. Le mécanisme d'inactivation de eIF5A est mal connu. eIF5A peut être acétylé. Il a été proposé que cette acétylation antagonise l'hypusination de eIF5A, et favoriserait sa localisation nucléaire. eiF5a étant un facteur de la traduction une localisation nucléaire est synonyme d'inactivation. Lors de ma thèse je me propose d'étudier les mécanismes qui conduisent à l'inhibition de eIF5A : (1) Je rechercherai et caractériserai de nouveaux inhibiteurs pharmacologiques de l'hypusination. Lors de mon M2, j'ai inventé le HYP'ASSAY. C'est un ELISA particulier qui permet de mesurer l'activité de DHPS et DOHH en système acellulaire. Ce test m'a déjà permis d'isoler de nouvelles molécules inhibant l'hypusination et d'autres molécules sont encore à tester. Les inhibiteurs seront testés dans plusieurs modèles cellulaire (cancer de la prostate et tumoroïdes) et les plus efficaces seront utilisés sur des modèles de cancer de la prostate chez la souris. J'étudierai l'efficacité anti-tumorale et anti-métastatique des composés que nous aurons découvert. (2) Étude du contrôle de eIF5A par son acétylation. J'étudierai, grâce à une approche CRISPR/Cas9, dans les cellules cancéreuses de prostate, l'effet de mutation sur la lysine 47, site d'acétylation de eIF5A, sur son hypusination et sa localisation cellulaire. Grâce à des approches pharmacologiques et génétiques (siRNA, shRNA), je déterminerai les enzymes capables d'acétyler et de désacétyler eIF5A. Je testerai si leur inhibition conduit à une diminution de l'hypusination, de la localisation cellulaire et/ou de la stabilité de eiF5a et de la prolifération cellulaire. Je déterminerai sur des coupes de cancer de la prostate humaine, si cette acétylation, et l'expression des protéines associées, sont modifiées grâce à une analyse par Immunofluorescence Multiplex qui permet sur la même coupe d'analyser jusqu'à 8 marqueurs. Ceci permettrait de définir de nouveaux biomarqueurs du cancer de la prostate. L'ensemble de ces travaux permettra de mieux comprendre la voie de signalisation de eIF5A et de proposer de nouvelles options thérapeutiques pour le traitement du cancer de la prostate.

Prostate cancer (PCa) is the third cause of mortality by cancer in men. When prostate cancer is detected early, it is well treated, with a high survival rate. But in around 20% of cases, the cancer metastasizes. It is then treated with chemotherapy. However, after a short period (1 to 2 years), the cancer becomes resistant, leading patient to the death. It's important to find new therapeutic approaches and understand the mechanisms that lead to prostate cancer. My laboratory has demonstrated that the polyamine pathway is involved in the development of prostate cancer. Polyamines are a class of molecules with several biological functions. One of these functions is to activate the translation factor eiF5a by a unique post-translational modification called 'hypusination'. eiF5a absolutely needs to be hypusinated to be active. eIF5A is a target for the treatment of prostate cancer. The mechanism of eIF5a inactivation is poorly understood. eIF5A can be acetylated. It has been proposed that acetylation antagonizes hypusination of eIF5A. The acetylation of eIF5A favors its nuclear localization. eIF5A is a translation factor: nuclear localization is synonymous with inactivation. In my thesis, I propose to study the mechanisms leading to eIF5A inhibition: (1) I will research and characterize new pharmacological inhibitors of hypusination. During my M2, I invented the HYP'ASSAY. It's a special ELISA that measures the activity of DHPS and DOHH in a cell-free system. This test has already enabled me to isolate new hypusination-inhibiting molecules, and others still need to be tested. The inhibitors will be tested in several cell models (prostate cancer and tumoroids) and the most effective will be used in mouse models of prostate cancer. I will study the anti-tumor and anti-metastatic efficacy of the compounds we will discover. (2) Study of the control of eIF5A by its acetylation. Using a CRISPR/Cas9 approach in prostate cancer cells, I will study the effect of a mutation on lysine 47, the acetylation site of eIF5A, on its hypusination and cellular localization. Using pharmacological and genetic approaches (siRNA, shRNA), I will determine the enzymes capable of acetylating and deacetylating eIF5A. I will test whether their inhibition leads to a decrease in hypusination, cell localization and/or stability of eiF5a and cell proliferation. On human prostate cancer sections, I will determine whether this acetylation, and the expression of associated proteins, are modified using Multiplex Immunofluorescence analysis, which enables up to 8 markers to be analyzed on the same section. This will enable us to define new biomarkers for prostate cancer. Taken together, this work will lead to a better understanding of the eiF5a signaling pathway, and to new therapeutic options for the treatment of prostate cancer.